Sciences et technologie
Circuit électrique à une boucle
Pourquoi ça existe ?
Avant d’entrer
Le problème. Ta lampe de poche ne s'allume plus. Pourtant, sa pile est neuve. Où est la panne ?
À ton avis
Un seul fil relie la pile à la lampe. La lampe s'allume-t-elle ?
À essayer : accroche le deuxième fil. Décroche le fil du bas. Ouvre l'interrupteur. Dévisse la lampe. Essaie les objets du plateau.
Que faut-il à une lampe pour briller ? Relier, décrocher, ouvrir, essayer des objets. Sur la table, avec une pile, jamais avec une prise.
La formule, symbole par symbole
\(\displaystyle \text{pile} \to \text{lampe} \to \text{pile}\)
Touche chaque morceau pour lire ce qu’il veut dire.
Tous les symboles
| \(\text{pile}\), au départ | le chemin part d'une borne de la pile, la borne + |
| \(\to\), le premier | un fil de métal sans trou. C'est l'aller, de la pile à la lampe |
| \(\text{lampe}\) | le chemin la traverse. Il entre d'un côté, passe par le filament, ressort de l'autre |
| \(\to\), le second | un autre fil. C'est le retour, de la lampe à la pile. Sans lui, pas de tour |
| \(\text{pile}\), à l'arrivée | le chemin revient à l'autre borne, la borne −. Le tour est fermé. C'est une boucle |
L'image mentale
La ronde des mains
Imagine une ronde d'enfants qui se tiennent par la main. La pile est dans la ronde. Elle pousse, et toute la ronde tourne d'un coup. Toutes les mains doivent se tenir. Une seule main qui lâche, et plus personne ne tourne. L'interrupteur est une main. Fermée, elle tient sa voisine. Ouverte, elle lâche. Un objet en plastique, c'est une main gantée qui glisse.
Où elle s'arrête. Des enfants pourraient marcher sans se tenir. Dans un fil, plus rien ne circule, nulle part. La ronde ne dit pas pourquoi une prise peut tuer. Le courant d'une pile, lui, ne fait rien au corps.
Aster : essaie sur la figure, avant de lire les définitions. Pourquoi ce conseil
Ce que tu auras vu, le texte ne fera que le nommer.
Les définitions
Ce qui est toujours vrai
Un seul trou dans la boucle, et plus rien ne circule. Le trou peut être avant ou après la lampe. Penses-y quand une lampe refuse de s'allumer. Cherche le trou sur tout le tour.
L’énoncé exact
Une lampe brille seulement dans une boucle fermée, sans coupure. La boucle va d'une borne de la pile à l'autre. Une seule coupure suffit à tout éteindre. C'est un interrupteur ouvert, un fil décroché, une lampe dévissée ou grillée. Ou bien un objet isolant. Des lampes sur un même chemin s'éteignent toutes ensemble. Avec deux interrupteurs dans la même boucle, il faut fermer les deux.
Ce qui est en métal laisse passer le courant. Le reste, presque toujours, l'arrête. Penses-y avant de remplacer un fil. Essaie l'objet dans la boucle.
L’énoncé exact
Les métaux sont conducteurs : fer, acier, cuivre, aluminium, argent. Le plastique, le bois, le verre et le liège sont isolants. Le caoutchouc et le papier aussi. Pour savoir, on met l'objet à la place d'un fil. Si la lampe brille, l'objet est conducteur.
Le courant d'une prise de la maison peut tuer. Celui d'une petite pile, non. Penses-y avant toute expérience. Seulement avec des piles, jamais avec une prise.
L’énoncé exact
Le courant d'une prise peut électrocuter, et même tuer. On ne touche jamais une prise ni un fil dénudé. On ne touche pas un appareil abîmé. On ne glisse aucun objet dans une prise. On n'expérimente qu'avec des piles. Leur courant est sans danger pour le corps.
Recommencer cette notion ? Sur cet appareil, la page oublie où tu en étais dans cette notion : les étapes du fil, ta phrase, les onglets cochés. Ce que tu as déjà réussi reste compté, et tes rappels restent prévus.
Comment je fais ?
Aster : avant chaque étape, dis ce que tu ferais. Pourquoi ce conseil
Te tromper, puis lire la bonne réponse, t'apprend plus que lire d'abord.
Les étapes, en bref
- Suivre le chemin du doigt, sans le lever. Partir d'une borne de la pile. Traverser chaque fil et chaque objet. Revenir à l'autre borne.
- Vérifier chaque passage, un par un. Un fil bien accroché ? Un interrupteur fermé ? Une lampe vissée, au filament entier ? Un seul trou suffit à tout éteindre.
- Selon la question, tester un objet. On le met à la place d'un fil. Si la lampe brille, il est conducteur. Seulement avec une pile, jamais avec une prise.
- Selon la question, compter. Les fils d'une boucle : autant que d'objets, la pile comprise. Les lampes qui brillent : toutes, ou aucune.
Est-ce que j’y arrive ?
Aster : pose chaque calcul seul, puis compare avec la correction. Pourquoi ce conseil
Écrire ta réponse avant de la lire t'oblige à choisir la méthode, comme le jour de l'examen. Passe d'un type d'exercice à l'autre plutôt que de refaire le même. Aster te redonnera cette notion, espacée, dans Aujourd'hui : refais-la alors sans la correction.
À toi · le même problème, d'autres nombres
La lampe frontale
La lampe frontale de camping a \(3\) petites lampes sur un seul chemin. Il y a aussi une pile et un interrupteur, fermé. Elle ne s'allume plus. Comme pour ta lampe de poche :
Varier les exercices
Les réflexes de l’examen
Est-ce que je sais faire seul, sur un problème nouveau ?
Aster : fais tout le sujet, puis corrige-toi honnêtement. Pourquoi ce conseil
Se tester apprend plus que relire. Pour chaque erreur, repère l'étape qui a manqué : c'est plus utile que la note.
Lis tout, commence par ce que tu sais faire ; si tu bloques, passe et reviens.
Examen de la notion · sans calculatrice
Le spectacle de fin d'année
- Pour le décor du spectacle, Inès monte \(5\) lampes sur un seul chemin, avec une pile. Une lampe grille pendant la répétition. Combien de lampes brillent encore ?
- Il faut remplacer un fil perdu. Dans sa trousse, Inès a un compas en métal, une gomme et une règle en plastique. Elle a aussi une agrafe et un capuchon de stylo. Combien de ces objets peuvent remplacer le fil ?
- La sonnette du rideau est une boucle. Elle relie une pile, un interrupteur, une sonnerie et une lampe. Combien de fils faut-il au moins ?
- Un projecteur reste éteint. Un de ses fils a été remplacé par trois objets à la suite. Une clé, une ficelle et un trombone. Combien de ces objets arrêtent le courant ?
- Un camarade veut essayer une lampe du décor sur une prise de la salle. « Pour voir si elle marche », dit-il. Que lui réponds-tu, et pourquoi ?
Et ailleurs ?
Où retrouve-t-on cette idée ?
Partout la même idée : un seul maillon qui manque arrête tout le chemin.
- Le « ET » des ordinateurs. Deux interrupteurs dans la même boucle font un « ET ». La lampe ne s'allume que si le premier ET le second sont fermés. Les ordinateurs décident ainsi, avec des milliards de minuscules interrupteurs. Cela explique pourquoi une machine à laver ne démarre pas porte ouverte. Un interrupteur caché dans la porte est sur le chemin de son moteur. Algèbre de Boole